How do inner screens enable imaginative experience?Applying the free-energy principle directly to the studyof conscious experience

內(nèi)在屏幕如何支持想象體驗(yàn)？——將自由能原理直接應(yīng)用于意識(shí)體驗(yàn)的研究

https://academic.oup.com/nc/article/2025/1/niaf009/8117684

摘要

本文探討了自由能原理（FEP）對可能的意識(shí)模型所施加的限制，特別是關(guān)于注意力控制和想象體驗(yàn)的模型，包括情景記憶與規(guī)劃。我們首先回顧了FEP的經(jīng)典與量子表述，重點(diǎn)在于它們在多組分系統(tǒng)中的應(yīng)用，在這些系統(tǒng)中只有部分組分直接與外部環(huán)境互動(dòng)。特別地，我們討論了具有馬爾可夫毯結(jié)構(gòu)的內(nèi)部邊界的作用，這類邊界因此作為組分之間的經(jīng)典信息通道。隨后，我們展示了這一形式結(jié)構(gòu)如何支持注意力控制和想象體驗(yàn)的模型，并聚焦于兩個(gè)方面：(i) 想象體驗(yàn)如何使用在普通非想象體驗(yàn)中所采用的空間-時(shí)間與物體識(shí)別參照框架；(ii) 想象體驗(yàn)如何由內(nèi)部生成卻仍令人感到意外。最后，我們討論了想象體驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制、現(xiàn)象學(xué)特征與種系發(fā)生，并探討了人類想象體驗(yàn)在狀態(tài)與特質(zhì)上的高度變異性所帶來的影響。

關(guān)鍵詞：心盲癥；認(rèn)知架構(gòu)；抑郁癥；內(nèi)心言語；內(nèi)?。辉J(rèn)知；規(guī)劃；視覺意象

亮點(diǎn)

• 我們提出了一個(gè)符合自由能原理（FEP）的想象體驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

• 特別探討了想象體驗(yàn)是如何被控制的，以及它為何可以令人感到意外。

• 強(qiáng)調(diào)了熱力學(xué)能量流動(dòng)與元認(rèn)知控制在調(diào)節(jié)想象與非想象體驗(yàn)中的作用。

• 討論了想象體驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制、現(xiàn)象學(xué)特征及其種系分布，以及人類想象體驗(yàn)在狀態(tài)與特質(zhì)上的變異性。

本文研究了變分自由能原理（FEP）對意識(shí)理論所施加的限制。FEP 關(guān)注的是具有狀態(tài)空間的動(dòng)力系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在某一感興趣的時(shí)間段內(nèi)可以劃分為某個(gè)“事物”、“粒子”或子系統(tǒng)的狀態(tài)，以及該子系統(tǒng)“環(huán)境”的狀態(tài)——后者構(gòu)成了整個(gè)狀態(tài)空間中其余部分（Friston, 2019）。這種劃分只有在“粒子”或“事物”及其“環(huán)境”都具有統(tǒng)計(jì)邊界（即馬爾可夫毯），并且它們的行為方式能夠在整個(gè)感興趣時(shí)間段內(nèi)維持其可區(qū)分性或條件獨(dú)立性時(shí)才有可能實(shí)現(xiàn)。在這些條件下（對應(yīng)于弱相互作用或稀疏耦合的情形），該“事物”及其“環(huán)境”都擁有不會(huì)直接被交互擾動(dòng)的“內(nèi)部”狀態(tài)。

FEP 實(shí)際上提供了一種“詞典”，用于將使用經(jīng)典物理（Friston, 2019；Ramstead 等，2022）或量子物理（Fields 等，2022）語言描述的具有上述劃分的動(dòng)力系統(tǒng)行為，轉(zhuǎn)化為近似貝葉斯推理的語言，即貝葉斯?jié)M意化（Bayesian satisficing）。

具體而言，當(dāng)一個(gè)“事物”與其“環(huán)境”的行為方式保持彼此邊界和可區(qū)分性時(shí)，它們各自的內(nèi)部狀態(tài)動(dòng)態(tài)就可以被描述為：在彼此之間實(shí)施模型（Safron, 2020），生成并測試關(guān)于對方行為的預(yù)測。其中，一個(gè)系統(tǒng)在另一系統(tǒng)的邊界上產(chǎn)生的“動(dòng)作”（信息輸出），構(gòu)成另一系統(tǒng)接收到的“感覺”（信息輸入）1。

FEP 并未對“意識(shí)”一詞做出任何特定定義，它本身也不是一個(gè)意識(shí)理論（Hohwy 和 Seth, 2020）。然而，由于 FEP 提供了一個(gè)原則性的推理框架，適用于所有可以從內(nèi)部信息處理和輸入/輸出行為方面與環(huán)境區(qū)分開來的系統(tǒng)，因此它間接地約束了意識(shí)理論。它賦予那些范例性意識(shí)系統(tǒng)（包括所有生物體）以及更廣泛地說，所有與環(huán)境稀疏耦合的物理系統(tǒng)，以最低限度的結(jié)構(gòu)（例如感知推理），這些結(jié)構(gòu)是意識(shí)所必需的。

FEP 將那些既根據(jù)環(huán)境輸入調(diào)整自身行為，又通過行動(dòng)改變環(huán)境的系統(tǒng)刻畫為“代理者”（agent），更準(zhǔn)確地說，是“貝葉斯代理者”（Bayesian agent），其代理程度與所部署模型的表征能力和時(shí)間深度相關(guān)（Safron, 2020；Safron, 2021a；Friston 等，2022）。這種將物理系統(tǒng)視為代理者的觀點(diǎn)可能看起來違反直覺，但正如 Conway-Kochen “自由意志”定理（Conway 和 Kochen, 2006；2009）所示，為了與非超決定論的量子理論和狹義相對論保持一致，我們必須將所有物理實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)視為在特定意義上是“自由的”——即其行為不完全由環(huán)境因果決定；參見 Fields 和 Levin（2025）的進(jìn)一步討論2。

通過將動(dòng)力系統(tǒng)視為代理者，并將其之間的物理互動(dòng)解釋為由內(nèi)部基于模型的貝葉斯推理所介導(dǎo)的感覺-動(dòng)作循環(huán)，F(xiàn)EP 對感覺理論、從而對感官意識(shí)理論提出了一個(gè)簡單的限制：它表明系統(tǒng)“體驗(yàn)”到的正是“寫入”其邊界的那些內(nèi)容（Fields 等，2021）。需要強(qiáng)調(diào)的是，這里的“邊界”指的是信息邊界——狀態(tài)空間中的邊界——通常并不與細(xì)胞膜或生物體皮膚等直觀的空間邊界重合。

“感覺”不僅包括環(huán)境作用在信息邊界上所“寫入”的內(nèi)容，還可能包括內(nèi)部過程作用在信息邊界上所“寫入”的內(nèi)容（詳見下文）。雖然經(jīng)典的 FEP 表述沒有說明系統(tǒng)還能體驗(yàn)什么其他內(nèi)容，但量子表述則對具有特定內(nèi)容的體驗(yàn)施加了額外限制。

在量子表述中，如 Fields 等（2022）明確指出的那樣，具有特定內(nèi)容的經(jīng)典信息僅編碼在信息邊界上。量子表述通過在任何未糾纏的系統(tǒng)之間誘導(dǎo)此類邊界來彌補(bǔ)這一點(diǎn)；因此，量子 FEP 要求任何不是純量子計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)——即任何具有不同且相互條件獨(dú)立組件的系統(tǒng)——都必須具有內(nèi)部邊界。因此，量子表述可以理解為：將 FEP 中使用的“感官”一詞涵蓋所有具有特定內(nèi)容的體驗(yàn)，并將這類感官體驗(yàn)與所有相互條件獨(dú)立系統(tǒng)之間的邊界聯(lián)系起來3。

量子形式的 FEP 是完全尺度無關(guān)的，適用于所有物理系統(tǒng)；事實(shí)上，它直接源于信息的量子化為離散單元（Fields 等，2022）。當(dāng)系統(tǒng)間的信息流（即因果影響）足夠大以至于可以被視為連續(xù)時(shí)，就得到了經(jīng)典的表述，這實(shí)際上是低分辨率或“宏觀”近似。

需要特別強(qiáng)調(diào)的是，無論是哪種 FEP 表述，都沒有直接說明這些體驗(yàn)的語義內(nèi)容，或者對于系統(tǒng)來說，“它們是什么樣子”。從生物學(xué)的角度來看，將預(yù)測誤差與負(fù)面情緒價(jià)值和壓力聯(lián)系起來是很自然的（Peters 等，2017；Linson 等，2020；Fields 等，2021；Hesp 等，2021），但這并非邏輯上的必然。

然而，將“體驗(yàn)”等同于馬爾可夫毯（Markov blanket）輸入的做法，在應(yīng)用于復(fù)雜生物體（特別是人類）時(shí)引發(fā)了一個(gè)明顯的問題：它似乎將意識(shí)限制在對外部環(huán)境的感知上。雖然這種觀點(diǎn)與人類或其他系統(tǒng)從事復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)（如規(guī)劃）是一致的，但它似乎排除了對執(zhí)行這些任務(wù)本身的任何體驗(yàn)。

事實(shí)上，它似乎排除了所有想象性（即反事實(shí)的）體驗(yàn)，包括記憶體驗(yàn)、規(guī)劃體驗(yàn)，以及夢境、內(nèi)省思維等等。這類體驗(yàn)確實(shí)涉及感覺，例如內(nèi)心言語的聽覺感受、自我生成圖像的視覺感受，或想象動(dòng)作的動(dòng)覺感受（Kosslyn 等，2001），但這些感覺的因果來源既不是外部環(huán)境，也不是像軀體感覺或動(dòng)覺那樣來自腦干以下的身體部分。

正如 Fields 等（2021）所指出的那樣，為了維持“體驗(yàn)”等于跨越并編碼在邊界上的輸入這一等式，我們必須假設(shè)：在任何具有想象體驗(yàn)的系統(tǒng)中，存在內(nèi)部的信息邊界，或者說“內(nèi)在屏幕”，用于編碼這些“內(nèi)在”體驗(yàn)。這引發(fā)了一個(gè)顯而易見的問題：給定某個(gè)具備想象力的系統(tǒng) S，S 的體驗(yàn)——不同于其任何組成部分可能擁有的體驗(yàn)——是被寫入一個(gè)信息邊界上，還是多個(gè)信息邊界上？如果答案是兩個(gè)或更多，那么如何解釋這些多個(gè)邊界上所記錄的體驗(yàn)都屬于 S 本身，而不是屬于比 S 更小的多個(gè)不同系統(tǒng)？

這些問題正是任何“內(nèi)在屏幕”理論必須面對的。

當(dāng)然，“體驗(yàn)被編碼在‘內(nèi)在屏幕’上”的想法并非新穎；Baars（2005）在其全局工作空間理論（GWT）中明確提出了一個(gè)內(nèi)部的“意識(shí)劇場”，而在至少追溯至笛卡爾的傳統(tǒng)意識(shí)觀念中，這種思想也已是隱含的。將常識(shí)心理學(xué)中的“心靈”或“內(nèi)在世界”視為某種形式的內(nèi)在屏幕，并非沒有道理。從非正式和直觀的角度來看，想象在“心理生活”的概念中扮演著重要角色，似乎是意識(shí)的一個(gè)標(biāo)志；例如，“未被體驗(yàn)到的內(nèi)心言語”這一說法聽起來就自相矛盾。

我們在這篇論文中的目標(biāo)是確定：這些非正式的想法是否、以及如何通過自由能原理（FEP）變得更加嚴(yán)謹(jǐn)，特別是它們是否可以嚴(yán)格符合一個(gè)要求——即系統(tǒng) S 的所有體驗(yàn)都必須編碼在其信息邊界上。

如前所述，F(xiàn)EP 本身并不是一個(gè)意識(shí)理論，它沒有說明它所刻畫的代理者進(jìn)行的任何內(nèi)部信息處理過程（例如在規(guī)劃過程中對不同策略結(jié)果的預(yù)期自由能計(jì)算）是否是有意識(shí)地進(jìn)行的。因此，我們的目標(biāo)是為那些滿足先前提出的任何體驗(yàn)必要條件的系統(tǒng)（例如 Whyte 等人于 2024 年提出的“時(shí)間粗?；睏l件），明確想象體驗(yàn)的必要條件。

我們將特別關(guān)注與任何“內(nèi)在屏幕”建構(gòu)相關(guān)的三個(gè)問題：

第一個(gè)問題是，一個(gè)符合 FEP 的架構(gòu)是否、以及如何能夠支持被體驗(yàn)到的元認(rèn)知控制，包括通過自上而下調(diào)節(jié)貝葉斯精確度（Bayesian precision）來實(shí)現(xiàn)的注意力控制體驗(yàn)。雖然很明顯一般的分層預(yù)測編碼模型可以支持注意力控制，但尚不清楚這類模型是否、以及如何限制對這種控制的體驗(yàn)——無論是在整個(gè)代理者的層面，還是在各個(gè)組成部分的層面上。例如，Bennett 等人（2024）和 Laukkonen 與 Chandaria（2024）最近提出的模型結(jié)合了帶有注意力控制的分層預(yù)測編碼，但顯然并未將注意力控制的體驗(yàn)定位到任何邊界（無論是外部還是內(nèi)部）。

第二個(gè)問題是，想象體驗(yàn)如何使用與普通、非想象性體驗(yàn)中相同的時(shí)空結(jié)構(gòu)和物體識(shí)別參照框架——即概念、范疇、屬性、坐標(biāo)系統(tǒng)等等（Kosslyn 等人，2001）。面對“是誰在體驗(yàn)？”這一問題時(shí)，傳統(tǒng)的內(nèi)在屏幕模型假設(shè)存在一個(gè)“內(nèi)在觀察者”，擁有解釋“顯示”在內(nèi)在屏幕上內(nèi)容所需的所有概念結(jié)構(gòu)。正如 Maturana 和 Varela（1980）等人指出的那樣，任何要求內(nèi)在觀察者復(fù)制整體觀察者所擁有的概念結(jié)構(gòu)的模型都是循環(huán)的，因而不具備解釋力。一個(gè)可接受的、符合 FEP 的想象體驗(yàn)?zāi)Ｐ捅仨毐砻鳎焊信d趣的代理者如何能夠同時(shí)成為外部與內(nèi)部生成感覺的“體驗(yàn)者”，以及外部與內(nèi)部指向動(dòng)作的“行為者”，并且這一切都發(fā)生在同一物理實(shí)現(xiàn)的概念結(jié)構(gòu)之下、作用于同一個(gè)信息邊界之上。

此外，該模型還必須解釋為何某些代理者（包括大多數(shù)人類）可以在伴隨想象體驗(yàn)的有意行動(dòng)（例如通過內(nèi)心言語或視覺化“思考”）與在缺乏此類體驗(yàn)的情況下自動(dòng)執(zhí)行的相似動(dòng)作（例如處于“心流”狀態(tài)下的熟練動(dòng)作）之間自由切換。

第三個(gè)問題是，在想象體驗(yàn)由內(nèi)部生成的前提下，它們?yōu)楹稳匀怀３Ａ钊烁械揭馔猓慷沁@種意外性使得它們具有認(rèn)知上的用處。

當(dāng)然，我們并非第一個(gè)嘗試發(fā)展出符合 FEP 的整合性意識(shí)理論的研究。關(guān)于此前的一般性討論，請參見例如 Whyte 等人（2022）或 Wiese 和 Metzinger（2017）。

一個(gè)值得注意的嘗試是“整合世界建模理論”（Integrated World Modeling Theory, IWMT）（Safron, 2020；Safron, 2022），它試圖將 FEP 與另外兩個(gè)主流意識(shí)理論——GWT 和整合信息理論（IIT 3.0）（Tononi, 2015；Tononi 等，2016）——結(jié)合起來。

另一項(xiàng)聚焦于主動(dòng)推理（active inference）在選擇對應(yīng)于有意識(shí)感知內(nèi)容的“獲勝假設(shè)”中的作用的研究也提供了基于 FEP 的視角，例如在雙眼競爭范式中的研究（Hohwy, 2013；Hohwy, 2022；Hohwy 等，2008；Parr 等，2019），并展示了支持多種意識(shí)理論的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

最近，Whyte 等人（2024）提出，主動(dòng)推理框架可以被解讀為對任何意識(shí)理論施加了約束。其中之一是：任何系統(tǒng)所“體驗(yàn)”的內(nèi)容是其后驗(yàn)概率分布的一個(gè)子集，只要將馬爾可夫毯（MB）上的編碼視為粗?；模@一要求就與我們在下文中提出的觀點(diǎn)是一致的。

本研究與以往工作不同之處在于采取了一種明確的架構(gòu)方法，即將復(fù)雜認(rèn)知代理的每一個(gè)組成部分都視為一個(gè)必須應(yīng)對自身直接環(huán)境的代理者，而在大多數(shù)情況下，這個(gè)直接環(huán)境主要甚至完全由復(fù)雜代理的其他組成部分構(gòu)成。

本研究旨在展示：在復(fù)雜代理整體層面的主動(dòng)推理，如何可以被重新描述為其組成部分代理者們的集體行為，從而展示復(fù)雜代理整體的體驗(yàn)如何與其組成部分的體驗(yàn)相關(guān)聯(lián)。因此，這項(xiàng)工作可以被視為邁向識(shí)別任何可能擁有想象體驗(yàn)的實(shí)體中實(shí)現(xiàn)想象意識(shí)的必要條件（盡管不是充分條件）的重要一步。

本文的結(jié)構(gòu)如下：

首先，我們簡要回顧 FEP 的經(jīng)典與量子表述，并建立一個(gè)適用于任意系統(tǒng)的顯式形式框架，用于指定感知與行為能力，以及空間與時(shí)間的表征。我們還提供了一個(gè)熱力學(xué)自由能流動(dòng)（在生物系統(tǒng)中即代謝）的顯式表示，并說明系統(tǒng)如何利用來自環(huán)境的熱力學(xué)自由能來驅(qū)動(dòng)認(rèn)知處理。

隨后，我們提出了一個(gè)具備多模態(tài)感知與行為能力的主動(dòng)推理代理者的最小模型，該模型使用一個(gè)元認(rèn)知控制器，將熱力學(xué)資源與注意力差異性地分配到不同的環(huán)境交互方式中。該系統(tǒng)具備規(guī)劃能力——即能夠計(jì)算預(yù)期自由能，并通過算法選擇預(yù)期自由能最小的策略（EFE）——因此滿足 Whyte 等人（2024）提出的意識(shí)標(biāo)準(zhǔn)。然而，它不會(huì)與此類認(rèn)知活動(dòng)相伴產(chǎn)生任何想象體驗(yàn)；它的體驗(yàn)方式類似于一位具有完全多模態(tài)心盲癥（aphantasia）的人（Zeman, 2024）所具有的體驗(yàn)方式。

接著，我們提出了該模型的一個(gè)最小擴(kuò)展版本，使其具備產(chǎn)生想象體驗(yàn)的能力。我們討論了這兩個(gè)模型之間的差異如何幫助我們捕捉人類想象體驗(yàn)在狀態(tài)與特質(zhì)上的變化范圍。

最后，我們總結(jié)了由此推導(dǎo)出的核心概念與預(yù)測。

預(yù)備知識(shí)：自由能原理簡短導(dǎo)論 自由能原理的經(jīng)典表述

自由能原理（FEP）是一個(gè)數(shù)學(xué)原理，它與最小作用量原理非常相似，可以用來推導(dǎo)動(dòng)力系統(tǒng)的力學(xué)規(guī)律，即描述其可觀測動(dòng)態(tài)的行為方程（Friston, 2019；Ramstead 等，2023；Ramstead 等，2024）。

正如我們可以將最小作用量原理視為支撐經(jīng)典力學(xué)的變分原理一樣，我們也可以將 FEP 視為描述概率信念如何隨時(shí)間演變的變分原理，這被稱為貝葉斯力學(xué) （Bayesian mechanics）（Ramstead 等，2023；Sakthivadivel, 2022）。

FEP 從第一性原理出發(fā)解釋了這樣一個(gè)現(xiàn)象：任何物理存在的“事物”看起來都像是在推斷它所耦合但又可與其分離的環(huán)境的屬性（Ramstead 等，2023）。換句話說，F(xiàn)EP 為我們提供了一種建模方法——任何存在的物理“事物”的動(dòng)態(tài)都可以被理解為它本身在建模構(gòu)成其嵌入環(huán)境的其他“事物”的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)（Ramstead 等，2024）。

FEP 表述中的核心概念是馬爾可夫毯 （Markov blanket, MB），它既將一個(gè)“事物”或“粒子”與其環(huán)境區(qū)分開來，又使二者之間產(chǎn)生聯(lián)系（Ramstead 等，2023；Ramstead 等，2024；Sakthivadivel, 2022）。MB 使得某個(gè)事物的內(nèi)部狀態(tài)相對于非該事物的外部狀態(tài)具有條件獨(dú)立性。

在主動(dòng)推理（active inference）框架下對系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)（Parr 等，2022），該框架將 FEP 應(yīng)用于感知-行為循環(huán)的研究中，進(jìn)一步將 MB 分解為感覺狀態(tài) 和行動(dòng)狀態(tài) （Palacios 等，2020）。按此定義，感覺狀態(tài)是指那些影響內(nèi)部狀態(tài)但不受內(nèi)部狀態(tài)影響的狀態(tài)；而相對地、互反地，行動(dòng)狀態(tài)是指那些影響外部狀態(tài)但不受外部狀態(tài)影響的狀態(tài)。圖1對此進(jìn)行了說明。

直觀上講，F(xiàn)EP 指出：如果一個(gè)系統(tǒng)可以被劃分為擁有 MB 的“事物”，那么這些“事物”看起來就像在編碼并更新關(guān)于它們所耦合的其他“事物”的概率信念。更準(zhǔn)確地說，F(xiàn)EP 指出：當(dāng)存在時(shí)，隨機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中帶有 MB 的子集會(huì)看起來像在推斷、估計(jì)或“追蹤”系統(tǒng)其他子集的概率分布參數(shù)。這是因?yàn)槿魏螏в?MB 的“事物”的動(dòng)態(tài)或可觀測行為都可以被解讀為對“驚訝度”（surprise）的梯度流，而任何沿著驚訝度梯度流動(dòng)的東西在數(shù)學(xué)上都是一種推理形式（Ramstead 等，2024）。

在此框架下，我們可以用對“驚訝度”（或其上界，稱為變分自由能 ）的梯度流來表達(dá)一個(gè)“事物”的行動(dòng)狀態(tài)和內(nèi)部狀態(tài)的動(dòng)態(tài)。這是一個(gè)可處理的量，它依賴于由感覺狀態(tài)生成的數(shù)據(jù)，以及關(guān)于外部狀態(tài)如何引起感覺狀態(tài)的生成模型（Friston, 2010）；其中，“因果”一詞是在動(dòng)力系統(tǒng)意義上使用的，即一個(gè)狀態(tài)引起另一個(gè)狀態(tài)的變化是因?yàn)榈谝粋€(gè)狀態(tài)出現(xiàn)在第二個(gè)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)方程中（Ramstead 等，2023）。

實(shí)際上，這使得我們可以將自主的（即內(nèi)部和行動(dòng)）動(dòng)態(tài)解釋為一種推理過程：通過以最小化變分自由能的方式發(fā)生變化，或者說等價(jià)地，最大化生成模型的證據(jù)。這種過程有時(shí)被稱為“自我確證”（self-evidencing）（Hohwy, 2016）。

在一個(gè)符合 FEP 的系統(tǒng)中，一個(gè)粒子的內(nèi)部狀態(tài)看起來就像是在更新關(guān)于其感覺狀態(tài)原因的概率表征。請注意，這種描述永遠(yuǎn)無法直接驗(yàn)證，因?yàn)橹灰?MB 保持完整，內(nèi)部狀態(tài)就是不可訪問的：正如系統(tǒng)只能通過它的“毯”觀察環(huán)境，環(huán)境也只能通過這個(gè)“毯”觀察系統(tǒng)?。

這種由內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)化的概率表征，是對外部狀態(tài)的一種變分密度 （variational density）。粒子通過這種變分密度的演化來對其環(huán)境進(jìn)行建模。

值得指出的是，這里的“表征”概念與文獻(xiàn)中這一術(shù)語的其他使用方式有顯著不同，尤其是傳統(tǒng)哲學(xué)心理語義學(xué)中所提出的“表征”概念（如 Dretske, 1981；Fodor, 1990；Usher, 2001），后者強(qiáng)調(diào)的是因果-信息依賴關(guān)系，并受到了 Maturana 和 Varela（1980）等人廣泛批評(píng)。

廣義而言，Dretske（1981）、Fodor（1990）等人認(rèn)為，一方面代理者的內(nèi)部狀態(tài)，另一方面是被表征世界中的實(shí)體或事件（FEP 理論家稱之為外部狀態(tài)），兩者之間存在基本的定律協(xié)變關(guān)系。在這種觀點(diǎn)下，一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)只有在與外部狀態(tài)之間存在協(xié)變的定律關(guān)系時(shí)，才表示該外部狀態(tài)，也就是說，內(nèi)部狀態(tài)的變化跟蹤了外部狀態(tài)的變化。

而在 FEP 的表述中，系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)并不直接跟蹤或與外部狀態(tài)協(xié)變：相反，它們編碼的是關(guān)于外部狀態(tài)的條件概率密度——即變分密度，正是這個(gè)密度代表了外部狀態(tài)（Sprevak, 2020）。這是一個(gè)核心但關(guān)鍵的區(qū)別。

盡管如此，這種映射形式仍與傳統(tǒng)意義上的“跟蹤”有關(guān)，因?yàn)樽疃搪窂降膬?nèi)部軌跡編碼了對外部路徑的期望（這里“作用量”是變分自由能的路徑積分）。關(guān)鍵在于，決定條件密度因子（例如物體類型、結(jié)果和事件）如何“切割”世界的方式可以任意變化，唯一的限制是模型證據(jù)在平均意義上必須守恒（Ramstead 等，2023；Sakthivadivel, 2022）。

因此，這種表征觀可以被視為對 Quine（1960）觀點(diǎn)的支持（或契合）：我們用來體驗(yàn)世界的范疇類似于理論假設(shè)，它們的價(jià)值在于其對感覺的預(yù)測和解釋能力。

盡管如此，在整體的內(nèi)部狀態(tài)與外部狀態(tài)之間，預(yù)期會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性對應(yīng)關(guān)系（Conant 和 Ashby, 1970；G?adziejewski, 2016；Kiefer 和 Hohwy, 2018；Ramstead 等，2020b），已有研究提出，變分密度與生成密度之間的 KL 散度可以解釋錯(cuò)誤表征（misrepresentation），從而構(gòu)成一種語義規(guī)范性（semantic normativity）（Kiefer 和 Hohwy, 2018；Ramstead 等，2020a）。

自由能原理的量子理論表述

正如引言中所提到的那樣，F(xiàn)EP 的經(jīng)典表述中所使用的因果過程的連續(xù)表示，以及系統(tǒng)之間的信息流動(dòng)，可以被視為一種離散表示的宏觀極限。如果信息被量子化為離散單位——例如比特（bits）——那么就需要一個(gè)關(guān)于信息流動(dòng)的量子表述。標(biāo)準(zhǔn)量子理論提供了這樣的表示方式（Nielsen 和 Chuang, 2000）。

將 FEP 用量子理論的語言來表述，擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍，使其可以涵蓋通常不被認(rèn)為是“事物”的系統(tǒng)，例如量子場。對于當(dāng)前的目的而言，量子表述不僅提供了前面討論的信息必須局域于邊界上的強(qiáng)約束，還提供了一種方便的語言——即第 2.3 節(jié)中將描述的“量子參考系”語言（Bartlett 等，2007）——用來將感知-行動(dòng)循環(huán)及其相關(guān)的預(yù)測模型組件表征為計(jì)算模塊。

對于任何一個(gè)系統(tǒng)而言，變分自由能都可以定義為最近寫入的比特串與隨后讀取的比特串之間的差異，即最近寫入到該屏幕上的比特串。自由能原理（FEP）要求任何系統(tǒng)都應(yīng)最小化期望（即寫入的比特串）與觀察（即隨后讀取的比特串）之間的差異。當(dāng)這一過程達(dá)到極限（即寫入與讀取完全匹配）時(shí)，就對應(yīng)于量子糾纏。因此，可以認(rèn)為 FEP 是量子理論所基于的幺正性原理 （即信息守恒原理）的經(jīng)典極限；詳見 Fields 等人（2022），以及 Fields 等人（2023）對 FEP 經(jīng)典與量子表述的詳細(xì)比較。

FEP 的經(jīng)典表述始于一個(gè)隨機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)；在經(jīng)典框架下，系統(tǒng)與其環(huán)境之間的可分性可以通過在狀態(tài)空間中的分離來實(shí)現(xiàn)。我們可以通過時(shí)間尺度分離 來定義某個(gè)“事物”的狀態(tài)，以區(qū)別于隨機(jī)波動(dòng)：某些狀態(tài)在某一尺度上變化得足夠緩慢，從而可以被可靠地重新識(shí)別為（實(shí)質(zhì)上）相同的狀態(tài)（Fields 等，2022）；而其他狀態(tài)則變化得太快，以至于它們的平均效應(yīng)趨于消失。

因此，經(jīng)典的 FEP 本質(zhì)上是多尺度的（Heins 等，2023；Ramstead 等，2021）。而量子信息理論的表述并不假設(shè)存在一個(gè)時(shí)空背景；事實(shí)上，它與一些量子引力模型是一致的，在這些模型中，時(shí)空既是從底層的信息動(dòng)力學(xué)中“涌現(xiàn)”出來的，又是相對于系統(tǒng)而言的（Fields 等，2024）。

因此，量子表述是完全尺度無關(guān)的 ，適用于所有尺度的系統(tǒng)，形式保持一致；其適用范圍從標(biāo)準(zhǔn)模型中的粒子-粒子相互作用，經(jīng)過分子、細(xì)胞、多細(xì)胞生物、生物種群和群體的尺度，一直到量子場、黑洞和大尺度結(jié)構(gòu)的宇宙學(xué)尺度。

感知與行動(dòng)的參考系

雖然經(jīng)典的自由能原理（FEP）將系統(tǒng) S 的動(dòng)態(tài)抽象為一個(gè)系統(tǒng)層級(jí)的生成模型，但量子表述則將哈密頓量Hs 抽象為一組量子參考系 （Quantum Reference Frames, QRFs）。如 Fields 等人（2021）中簡要介紹的那樣，QRF 是一種物理實(shí)現(xiàn)的（因此是量子的）測量標(biāo)準(zhǔn)——例如尺子和鐘表就是典型的例子——它使得觀察和行動(dòng)可以被相互比較。

QRF 提供了用于檢測“產(chǎn)生差異的差異”（Bateson, 1972）所需的固定參照點(diǎn)，從而讓輸入之間的差異能夠被識(shí)別。因此，S 所實(shí)現(xiàn)的每一個(gè) QRF 都可以被視為關(guān)于 E 在邊界 ? 上作用的某個(gè)方面或組件的生成模型。系統(tǒng) S 所實(shí)現(xiàn)的所有 QRF 共同編碼了 S 能夠處理并賦予可操作意義的所有來自 E 的輸入。

非正式地講，QRF 可以被視為對“范疇”或“概念”的編碼，包括那些用來標(biāo)識(shí)特定物體的概念。舉個(gè)例子：當(dāng)你走進(jìn)你的辦公室并看到你的筆記本電腦時(shí)，要將它識(shí)別為一個(gè)特定物體，就需要把它從其所嵌入的背景中區(qū)分出來，包括辦公室中的其他物體。這種區(qū)分是通過識(shí)別你筆記本電腦的一些顯著特征來完成的，比如尺寸、形狀、顏色、標(biāo)記等；這些構(gòu)成了你筆記本電腦的時(shí)間不變“參考狀態(tài)”。

在你大腦中實(shí)現(xiàn)這些特征及其預(yù)期值的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——也就是你對筆記本電腦的生成模型——就是你筆記本電腦的“參考”QRF。而讓你能夠檢測筆記本電腦某一特定但非識(shí)別性感興趣狀態(tài)（物理學(xué)語言中的“指針態(tài)”）的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，例如屏幕上顯示的一段文字或圖像，則是針對你筆記本電腦的特定“指針”QRF。一個(gè)典型成年人大腦顯然實(shí)現(xiàn)了至少數(shù)十萬個(gè)這樣的 QRF。

形式上，由 S 實(shí)現(xiàn)的一個(gè) QRF 是一個(gè)雙向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的操作符體系，它接收來自、并向方程（1）中出現(xiàn)的算符集合 的某個(gè)子集輸出信息。這些操作符可以如圖 2 所示進(jìn)行可視化。

由于 QRF 是通過其相關(guān)的預(yù)測模型組件所中介的感知-行動(dòng)循環(huán)，它們編碼了期望，并使系統(tǒng)能夠檢測那些對行動(dòng)“產(chǎn)生差異的差異”；它們?yōu)橄到y(tǒng) S 編碼了語義或“意義”（Fields 等，2021）。然而，正如前面形式化定義所示，QRF 同時(shí)也屬于“純粹的物理”，這表明 FEP 所定義的“代理性”概念本質(zhì)上是由物理機(jī)制支撐的。在量子框架下，這也構(gòu)成了泛心論的一個(gè)核心觀點(diǎn)：所有獨(dú)立的“事物”都是自由代理者，無法被任何局部決定性理論完全描述（Conway 與 Kochen, 2009）。

空間與時(shí)間的量子參考系

通過采用經(jīng)典動(dòng)力系統(tǒng)作為形式框架，F(xiàn)EP 的經(jīng)典表述將代理者置于“普遍時(shí)間”或“鐘表時(shí)間”中。而量子表述則使用一個(gè)名義上的“時(shí)間”參數(shù) t 來定義傳播子，但這種時(shí)間并不可測量。此外，它對嵌入空間沒有任何假設(shè)。

因此，在 FEP 框架下構(gòu)建的代理者模型必須明確說明：每個(gè)代理者是否、以及如何測量時(shí)間和空間。

正如 Fields 等人（2022）中所討論的那樣，任何代理者 S 都可以被表示為實(shí)現(xiàn)了一個(gè)代理者特有 的時(shí)間 QRF（量子參考系），該 QRF 對作用于 ? 上的行動(dòng)或?qū)懭氩僮鬟M(jìn)行計(jì)數(shù)。

最簡單的一種時(shí)鐘沒有相關(guān)聯(lián)的記憶，因此只能計(jì)到一。擁有這種時(shí)鐘的代理者只有瞬時(shí)體驗(yàn)，這些體驗(yàn)不會(huì)被記憶，盡管它們可能通過學(xué)習(xí)算法的作用，導(dǎo)致內(nèi)部動(dòng)態(tài)Hs
發(fā)生變化。

要具備將當(dāng)前事件——即當(dāng)前的感覺輸入——與一個(gè)或多個(gè)過去事件進(jìn)行比較的能力，就需要有限的記憶來存儲(chǔ)時(shí)鐘“滴答”。除了與時(shí)鐘相關(guān)的記憶外，這種比較還要求存在一個(gè)可讀寫的記憶資源，用于記錄（可能是高度粗?；模┫惹笆录?/p>

這種記憶資源可以是邊界 ? 的某個(gè)區(qū)域，在這種情況下，記憶是寫在環(huán)境 E 上的，因此在代理者 S 的尺度上是痕跡性記憶（stigmergic）。但它也可以是一個(gè)內(nèi)部的、組件之間的邊界區(qū)域，在這種情況下，記憶是在寫下它的那個(gè)組件的尺度上具有痕跡性。

這類內(nèi)部記憶在生物學(xué)中廣泛存在，從細(xì)胞層面的基因組到細(xì)胞膜，再到多細(xì)胞生物中的局部至大規(guī)模細(xì)胞相互作用，都支持此類記憶機(jī)制。例如，細(xì)菌趨化性所需的關(guān)于營養(yǎng)濃度水平的短期和長期記憶，就是已被充分理解的細(xì)胞尺度實(shí)例（Fields 等，2021）。

雖然所有脊椎動(dòng)物、所有頭足類動(dòng)物，以及至少大多數(shù)節(jié)肢動(dòng)物似乎都具備空間定向能力，因此必須實(shí)現(xiàn)了空間 QRF，但在生物體整體中空間 QRF 是否普遍存在并不清楚。

此外，也不清楚是否所有具備空間 QRF 的生物體都具有三維（3D）空間 QRF，或者即使具備有效的三維空間 QRF，它們是否像人類（以及很可能所有哺乳動(dòng)物和鳥類）那樣實(shí)現(xiàn)了以代理者為中心的投影幾何結(jié)構(gòu)（Rudrauf 等，2017）。

因此，雖然幾乎所有非最簡單的代理者都實(shí)現(xiàn)了多步驟的時(shí)鐘機(jī)制，但它們可能實(shí)現(xiàn)也可能不實(shí)現(xiàn)空間 QRF。

空間 QRF 顯然為認(rèn)知提供了一種優(yōu)勢格式，因?yàn)椤翱臻g”提供了一種記憶資源——一個(gè)“放置信息的地方”，使信息能夠與其他信息保持區(qū)分，并在之后被檢索。

通俗地理解，這種將空間位置用作記憶位置的方式，構(gòu)成了許多關(guān)于具身化、空間化認(rèn)知的討論基礎(chǔ)，包括空間化的想象（Safron 等，2022），但這一機(jī)制常常未被明確指出。

對空間 QRF 在一般認(rèn)知、記憶與想象中的使用進(jìn)行全面解釋，必須在不預(yù)設(shè)客觀時(shí)空嵌入的前提下，從物理學(xué)角度為這種“空間化”奠定基礎(chǔ)（即不能天真地將代理者經(jīng)驗(yàn)到的空間嵌入對象等同于其外部環(huán)境中可分離的組成部分；參見 Fields 等，2021 最后的評(píng)論）。

熱力學(xué)與區(qū)室化

正如在方程（1）相關(guān)討論中所提到的那樣，對世界施加作用是需要消耗能量的。所有代理者都必須從環(huán)境中獲取熱力學(xué)自由能（Thermodynamic Free Energy, TFE），這一點(diǎn)已被納入自由能原理（FEP）之中（Sengupta 等，2013），但在將代理者視為推理系統(tǒng)的討論中常常被隱含處理。

從環(huán)境 E 獲取 TFE 的這一需求打破了 ? 上的交換對稱性，并將其劃分為兩個(gè)不同且不重疊的區(qū)域：

• 一個(gè) 熱力學(xué)區(qū)域 ，用于管理 TFE 輸入和廢熱輸出——類似于你筆記本電腦的電源和冷卻系統(tǒng)；

• 一個(gè) 信息區(qū)域 ，用于支持具有意義的感覺與行動(dòng)（Fields 等，2022）?；詳見 Fields 等（2024）的詳細(xì)說明。

與大多數(shù)人工制品不同（Ororbia 和 Friston，2024），生命系統(tǒng)通常預(yù)期是在有限、甚至可能是嚴(yán)重受限的 TFE 預(yù)算下運(yùn)行的。因此，生命系統(tǒng)一般被迫做出權(quán)衡，以最大化它們?yōu)樘幚硇畔⒑蛨?zhí)行行動(dòng)所消耗能量的效用。

將信息處理和外顯行為（即對 E 的作用）控制在 TFE 預(yù)算范圍內(nèi)，是一個(gè)注意力系統(tǒng)最基本的職責(zé)（Fields 等，2021）。最簡單的自上而下注意力控制機(jī)制，就是對 TFE 供應(yīng)的自上而下控制——“關(guān)閉”那些沒有產(chǎn)生有用信息或有效行動(dòng)的 QRF；在神經(jīng)生物學(xué)中，這可以被理解為感覺衰減 （sensory attenuation）。

由于相比于感覺輸入或動(dòng)作，TFE 資源的變化預(yù)期會(huì)更緩慢，因此這種自上而下的過程很可能涉及一個(gè)系統(tǒng)尺度的元處理器，或稱為“執(zhí)行”控制網(wǎng)絡(luò)，它負(fù)責(zé)在 VFE（變分自由能）降低與 TFE 供給之間進(jìn)行平衡（Kuchling 等，2022）。

如前所述，可對易 （commute）因而可以同時(shí)部署 的 QRF 可以組合在一起，形成更大的 QRF，從而識(shí)別更復(fù)雜的事件并實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的行為（參見 Friston 等人，2024 年的經(jīng)典處理方式）。然而，能量限制可能會(huì)限制這種聯(lián)合部署的能力，使得在理論上可對易的 QRF 在實(shí)踐中表現(xiàn)為不可對易。

不可對易的 QRF 只能通過因果方式進(jìn)行信息交換，即經(jīng)典方式，因此它們之間必須被邊界所分隔。這種對內(nèi)部經(jīng)典通信的需求，使那些 TFE 供應(yīng)有限的系統(tǒng)產(chǎn)生“區(qū)室化”；而由于要求內(nèi)部進(jìn)行經(jīng)典動(dòng)作——即寫入經(jīng)典比特——還會(huì)進(jìn)一步增加其 TFE 的需求（Fields, 2024）。

任何將物理系統(tǒng)作為“不確定性最小化者”的完整描述——也就是任何使用自由能原理（FEP）的完整描述——都必須包括這些系統(tǒng)如何最小化其關(guān)于 TFE 資源的可用性與可訪問性的不確定性，以及它們當(dāng)前和預(yù)期對 TFE 的需求。

為了有效地分配有限的 TFE 資源，系統(tǒng)需要納入來自其組件 QRF 的反饋，以反映其 TFE 消耗速率，還需要一個(gè)對 TFE 分配系統(tǒng)的自我監(jiān)測機(jī)制，以反映當(dāng)前 TFE 的可用性和使用情況。這些正是所有生物體中普遍存在的代謝——或更廣義地說，穩(wěn)態(tài)（allostatic）——應(yīng)激信號(hào)系統(tǒng)的功能，包括細(xì)菌（Peters 等，2017；Fields 等，2024）。在哺乳動(dòng)物整體層面，這些是腦干的功能，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)覺醒狀態(tài)，包括向大腦其他部分分配 TFE。

Solms（2021）及 Solms 與 Friston（2018）強(qiáng)調(diào)了這些系統(tǒng)在人類和其他脊椎動(dòng)物意識(shí)中的核心作用。

TFE 流動(dòng)在體驗(yàn)中的關(guān)鍵角色，源于兩個(gè)方面的區(qū)分：一是“內(nèi)屏”上的信息內(nèi)容本身，二是對這些內(nèi)容如何被讀取的調(diào)控機(jī)制——后者本身并不攜帶信息內(nèi)容。

這一區(qū)別同樣適用于 TFE 流動(dòng)的經(jīng)典類比物，即精確度 （precision）的調(diào)控：在 FEP 的經(jīng)典表述（即貝葉斯信念更新）中，“精確度”指的是對信息內(nèi)容的置信程度；因此，從 MB 的感覺區(qū)域中讀取信息依賴于所賦予內(nèi)容的精確度。

這一區(qū)分有時(shí)也被表述為一階統(tǒng)計(jì)量與二階統(tǒng)計(jì)量之間的區(qū)別（Feldman 和 Friston，2010）。

如前所示，在由此產(chǎn)生的元認(rèn)知架構(gòu)的量子與經(jīng)典表述之間存在一種有趣的聯(lián)系。例如，F(xiàn)EP 的規(guī)范場理論處理方法（Sengupta 等，2016）將精確度視為信念更新所發(fā)生的統(tǒng)計(jì)流形上的費(fèi)舍爾信息度量（Fisher information metric）。

在這種觀點(diǎn)下，信念更新的熱力學(xué)代價(jià)（即在統(tǒng)計(jì)流形上的移動(dòng)）對應(yīng)于連續(xù)更新之間的信息距離，該距離隨精確度的提高而增加，并通過 Jarzynski 等式（Evans, 2003；Jarzynski, 1997；Seifert, 2005）與所需的熱力學(xué)功成正比。

這表明，TFE 流動(dòng)、精確度、注意力與體驗(yàn)之間存在著深刻的內(nèi)在聯(lián)系。

一個(gè)只有非想象體驗(yàn)的“簡單”代理者

有了上述預(yù)備知識(shí)，我們現(xiàn)在可以構(gòu)建一個(gè)最簡架構(gòu)的代理者模型：它能體驗(yàn)來自環(huán)境 E 的感覺，并對環(huán)境執(zhí)行動(dòng)作，但不具備想象體驗(yàn) 。該架構(gòu)如圖3所示。

這個(gè)代理者實(shí)現(xiàn)了多個(gè) QRF（量子參考系），它們從其邊界或馬爾可夫毯（MB）的信息區(qū)域 ? 中讀取信息并向其寫入信息。這些 QRF 實(shí)現(xiàn)了代理者對感覺的處理與分類，以及動(dòng)作的執(zhí)行；因此，它們共同定義了代理者的感知和行動(dòng)能力庫。

注意力控制由一個(gè)“執(zhí)行系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)具有元認(rèn)知功能 ，因?yàn)樗饶鼙O(jiān)控又能調(diào)控那些直接作用于 ? 的“低層級(jí)”QRF 的行為。具體來說，執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)通過分配 TFE（熱力學(xué)自由能）來控制每個(gè) QRF 的處理能力和/或處理速率（在經(jīng)典表述中，這種“速率”可以理解為賦予 MB 感覺區(qū)域的精確度或注意力水平）。

這個(gè)執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)本身也是一個(gè)代理者，它擁有自己的邊界/MB 和自己的“環(huán)境”，而它的“環(huán)境”是由 S 所實(shí)現(xiàn)的局部組件構(gòu)成的。像任何符合 FEP 的代理者一樣，該執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)也通過其自身的、更高一層的 QRF 來感知并作用于其環(huán)境，這些 QRF 共同實(shí)現(xiàn)了其高層級(jí)的預(yù)測模型。

我們假設(shè)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的每一個(gè)低層 QRF 都包含了上文討論過的 TFE 使用監(jiān)測機(jī)制，并且執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)會(huì)根據(jù)這些 QRF 的使用情況、當(dāng)前優(yōu)先級(jí)（由執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)計(jì)算得出），以及整體 TFE 的可用性，來分配 TFE 資源。

在 TFE 不足的情況下，執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)可以啟動(dòng)一種“應(yīng)激反應(yīng)”，可能包括選擇性激活某些 QRF，或者直接關(guān)閉某些過程。例如，一些負(fù)責(zé)監(jiān)測和控制穩(wěn)態(tài)關(guān)鍵資源的 QRF 可能對執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)的 TFE 調(diào)控具有抵抗性。

如果誘發(fā)的應(yīng)激反應(yīng)在 ? 上產(chǎn)生了可檢測的動(dòng)作——例如分子分泌、生物電場變化、身體運(yùn)動(dòng)或發(fā)聲——那么系統(tǒng) S 將會(huì)“體驗(yàn)”到這一應(yīng)激反應(yīng)；如果沒有在 ? 上產(chǎn)生可檢測的動(dòng)作，則不會(huì)體驗(yàn)到。

如果 TFE 供應(yīng)低于運(yùn)行其 QRF 所需的閾值，S 將不再擁有任何體驗(yàn)。

執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)的內(nèi)部邊界是一個(gè)“內(nèi)在屏幕”，它介導(dǎo)了執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)與其所控制的 QRF 之間的經(jīng)典通信。一個(gè)具有此類架構(gòu)的系統(tǒng)可能擁有許多其他內(nèi)部邊界，因而也有許多其他“內(nèi)在屏幕”；例如，它的任何一個(gè)或所有 QRF 在分層處理層之間都可能存在內(nèi)部邊界。

圖3省略了這種潛在復(fù)雜性，正如我們在下文中將看到的那樣，這種復(fù)雜性與 S 的體驗(yàn)無關(guān)。

如果我們把系統(tǒng)的體驗(yàn)等同于其邊界/MB 所編碼的來自環(huán)境的感覺，那么 S 所體驗(yàn)的是來自環(huán)境 E 的輸入，并通過這些輸入對后續(xù)感覺的影響，也體驗(yàn)到了輸出行為。

S 的執(zhí)行/元認(rèn)知組件則體驗(yàn)的是來自、并作用于 S 所實(shí)現(xiàn)的 QRF 的輸入與輸出。這些體驗(yàn)是相關(guān)的——當(dāng) S 經(jīng)歷某個(gè) QRF 的輸入時(shí)，其執(zhí)行/元認(rèn)知組件才會(huì)經(jīng)歷該 QRF 的輸出——但它們的內(nèi)容不同；特別是，它們是對完全不同的環(huán)境的體驗(yàn)。

例如，如果我們把 S 看作是一個(gè)大腸桿菌（E. coli），那么 S 所體驗(yàn)的是某種外部環(huán)境，比如實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中的營養(yǎng)液；而其內(nèi)部的執(zhí)行/元認(rèn)知組件——一組基因調(diào)控通路組成的復(fù)合體——?jiǎng)t體驗(yàn)的是大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的大分子環(huán)境。

如果 S 的任一組件（例如 S 的 QRF）具有內(nèi)部邊界，那么這些邊界將為其所界定的內(nèi)部組件編碼體驗(yàn)；但如果沒有任何機(jī)制也將這些信息編碼在其自身邊界上，那么這些體驗(yàn)對于 S 的整體體驗(yàn)而言就是無關(guān)的。

因此，圖3所示的架構(gòu)清晰地將 S 的體驗(yàn)與它的任何組成部分的潛在體驗(yàn)區(qū)分開來，而無需訴諸先驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)排他性限制（例如 IIT 3.0 中使用的“排他原則”（Principle of Exclusivity））。

盡管圖3所示的代理者沒有想象體驗(yàn)，但它仍可能是認(rèn)知復(fù)雜的，例如它具有內(nèi)部編碼的記憶，以及計(jì)算預(yù)期自由能（EFE）的能力，從而可以選擇不同的行動(dòng)策略。

繼續(xù)前面的例子，大腸桿菌能夠選擇并執(zhí)行支持趨化性的不同行為策略。為此，它們必須編碼內(nèi)部記憶并計(jì)算 EFE，而這正是它們通過已被充分表征的生化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的（Fields 等，2021）。

比細(xì)菌更復(fù)雜的生物體，例如魚類或爬行動(dòng)物這類“較低等”的脊椎動(dòng)物，顯然能夠在沒有明顯想象能力證據(jù)的情況下，進(jìn)行情境依賴的行為選擇。當(dāng)這些系統(tǒng)處于“離線”狀態(tài)——即與環(huán)境解耦時(shí)——它們可能完全是無意識(shí)的。

雖然圖3所示的代理者沒有想象體驗(yàn)，但如果這些過程通過在 ? 上生成動(dòng)作輸出而與環(huán)境發(fā)生耦合，它仍然可以監(jiān)控自身的認(rèn)知過程，包括其元認(rèn)知計(jì)算。因此，沒有想象力的系統(tǒng)并不一定就是“元認(rèn)知僵尸”。例如，一個(gè)圖3所示的代理者可以通過用語音報(bào)告自己元認(rèn)知所執(zhí)行的規(guī)劃步驟來進(jìn)行有意識(shí)、有目的的規(guī)劃。如果配備了適當(dāng)?shù)?QRF，它還可以使用鉛筆和紙張記錄思考過程、繪制圖表或進(jìn)行計(jì)算。然而，它只能以公開的方式做這些事情，也就是說，只能以外顯的方式進(jìn)行。由于缺乏想象能力，它無法進(jìn)行內(nèi)心言語、內(nèi)在想象，也無法在“頭腦中”進(jìn)行計(jì)算。換句話說，它無法體驗(yàn)到任何隱性的行動(dòng)。

為智能體配備想象力體驗(yàn)

為什么想象力體驗(yàn)存在問題？

外界對生命系統(tǒng)的環(huán)境壓力可以預(yù)期會(huì)產(chǎn)生位于之間的控制門控，這些門控不會(huì)完全關(guān)閉，并且可以被足夠強(qiáng)的外部信號(hào)所覆蓋。例如，對哺乳動(dòng)物的選擇壓力可以預(yù)期會(huì)產(chǎn)生能夠覆蓋背側(cè)注意力系統(tǒng)的腹側(cè)注意力系統(tǒng)。在人類中，這種腹側(cè)覆蓋能力可以通過藥物（例如酒精）被削弱。一般來說 之間“漏氣”的閥門可以預(yù)期會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較為模糊且可塑的想象世界與外部世界之間的邊界，這種效應(yīng)在極度幻覺（Zeman, 2024）、分裂型人格（Humpston et al., 2017）、精神錯(cuò)亂以及醉酒（Carhart-Harris and Friston, 2019）中都有所體現(xiàn)。

生成富有想象力的內(nèi)容

想象力內(nèi)容如何令人感到意外？

現(xiàn)在，我們可以解決自由能量原理（FEP）對想象力理論提出的首要挑戰(zhàn)：如果想象力是內(nèi)部生成的，那么它如何能夠令人感到意外？如果想象力的內(nèi)容不能令人感到意外，那么想象力將毫無用處。例如，如果通過內(nèi)心獨(dú)白不能發(fā)現(xiàn)任何新東西，那么內(nèi)心獨(dú)白又有什么好處呢？如果一個(gè)智能體完全了解其生成模型，能夠有意識(shí)地處理所有的預(yù)測，并且能夠有意識(shí)地監(jiān)控自己的行動(dòng)，那么它就永遠(yuǎn)不會(huì)對自己的隱秘行動(dòng)感到意外。這樣的系統(tǒng)無法從想象力中學(xué)習(xí)任何東西；想象力能力，以及因此的內(nèi)屏幕，只會(huì)成為昂貴的架構(gòu)負(fù)擔(dān)。

在圖4的架構(gòu)中，隱秘行動(dòng)會(huì)生成對下一個(gè)想象力輸入的預(yù)測。這一預(yù)測過程無法訪問緊隨其前的行動(dòng)選擇，而這一行動(dòng)選擇是由執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)完成的。這對我們理解執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)如何從其邊界讀取和寫入內(nèi)容意味著什么？執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)的環(huán)境（主要是）是QRF的集合。它們的行為——它們作為輸出報(bào)告給元認(rèn)知系統(tǒng)的內(nèi)容——觸發(fā)了意外。執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)對其環(huán)境有一個(gè)模型——一個(gè)關(guān)于QRF的行為以及它們?nèi)绾芜\(yùn)作的模型——但這個(gè)模型必須通過學(xué)習(xí)獲得，因此不可能完全準(zhǔn)確。這反映了執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)只是一個(gè)普通的智能體，生活在一個(gè)普通的環(huán)境中，盡管這個(gè)環(huán)境在智能體 S 內(nèi)部是局部的。

因此，具有圖4架構(gòu)的系統(tǒng) S 可以對其想象力體驗(yàn)感到意外，因?yàn)樗⒉涣私庾约旱纳赡Ｐ?，也不知道自己的行?dòng)是如何生成的。我們可以這樣表述：我們（像 S 這樣的系統(tǒng)）并不了解我們的QRF是如何工作的，我們的執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)也不了解。執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)正在控制一個(gè)它只有粗粒化、啟發(fā)式模型的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)對自己的內(nèi)部處理過程一無所知的觀點(diǎn)，再次完全符合“肥厚心智”的概念，并且與心靈哲學(xué)中將自我認(rèn)知和對他人認(rèn)知視為基于推理的觀點(diǎn)一致（Sellars, 1997）。此外，這作為對所有經(jīng)典信息處理器的約束，通過阿什比的必要多樣性定律（Ashby, 1956）得出，并且作為任何有界量子系統(tǒng)的定理（Fields et al., 2024）。

元認(rèn)知作為預(yù)期自由能量的計(jì)算器
自由能量原理（FEP）將規(guī)劃建模為根據(jù)可能行動(dòng)路徑的預(yù)期自由能量（EFE）計(jì)算來選擇策略。因此，執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)的主要任務(wù)之一是EFE計(jì)算。然而，正如我們所見，執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)無法擁有與其互動(dòng)的QRF（自由能量最小化函數(shù)）完全準(zhǔn)確的模型，因此它也無法擁有對其輸入來源或輸出能力的完全準(zhǔn)確模型。因此，它無法可靠地計(jì)算EFE。

因此，具備想象力能力的系統(tǒng)相對于缺乏這種能力的系統(tǒng)具有質(zhì)的優(yōu)越性：圖4中的系統(tǒng)可以通過隱秘實(shí)驗(yàn)來補(bǔ)充其對QRF工作方式的不可靠模型。這一過程仍然不可靠，因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果仍然需要通過一個(gè)不可靠的模型來解釋，但只要結(jié)果能夠令人意外，實(shí)驗(yàn)有望提高可靠性。換句話說，執(zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)正處于一個(gè)經(jīng)驗(yàn)科學(xué)家的立場上，事實(shí)上，所有智能體也是如此。

通過想象中的隱秘行動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相對于直接使用不可靠的QRF行為模型進(jìn)行預(yù)測的優(yōu)勢，隨著規(guī)劃深度的增加而增加，因此S的“認(rèn)知光錐”（CLC）（Levin, 2019）的前向范圍也會(huì)增加。隨著CLC的空間范圍擴(kuò)大，這種優(yōu)勢也可以預(yù)期會(huì)增加，因?yàn)閺膱?zhí)行/元認(rèn)知系統(tǒng)駐留模型中計(jì)算空間和對象QRF之間的關(guān)系可能非常困難。然而，對于那些經(jīng)過高度練習(xí)的顯式行動(dòng)的系統(tǒng)，可能不需要通過想象力模擬來充分規(guī)劃類似行動(dòng)的實(shí)例，特別是如果它們在執(zhí)行行動(dòng)時(shí)能夠從外部環(huán)境E中獲得相關(guān)的實(shí)時(shí)感官反饋。

討論 想象力的實(shí)現(xiàn)

圖3和圖4所展示的架構(gòu)是有意設(shè)計(jì)為通用的，除了將系統(tǒng)劃分為指定的組件外，并未涉及具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。在人工系統(tǒng)中，這些邊界可以通過經(jīng)典的應(yīng)用程序接口（API）實(shí)現(xiàn)，其底層可以是任何經(jīng)典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。原則上，處理組件可以由任何足夠強(qiáng)大的計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)，從有限查找表或產(chǎn)生式系統(tǒng)到完全酉的量子過程。除了運(yùn)行時(shí)間和自由能量（TFE）消耗的差異外，這些不同實(shí)現(xiàn)的行為可以被設(shè)計(jì)為完全一致。

強(qiáng)調(diào)當(dāng)前基于自由能量原理（FEP）方法的實(shí)現(xiàn)獨(dú)立性是有價(jià)值的，這與整合信息論3.0（IIT 3.0）形成對比。在FEP框架內(nèi)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立性是原則性的：對系統(tǒng)的觀察不能穿透其馬爾可夫毯（MB），因此無法揭示實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。這顯然是一種黑箱假設(shè)，而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立性的要求可以追溯到摩爾（1956）的基本定理，甚至更早的丘奇-圖靈論題。FEP框架允許實(shí)驗(yàn)性拆解和理論性分解，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立性隨后轉(zhuǎn)移到各個(gè)組件。這些區(qū)別反映了FEP框架是完全無尺度的，而IIT 3.0假設(shè)了一個(gè)特定的尺度，該尺度被認(rèn)為對某些計(jì)算結(jié)果的分析“感興趣”。

從通用視角轉(zhuǎn)向建模特定的認(rèn)知系統(tǒng)（例如人類），首先需要說明圖3和圖4中指定的信息邊界如何與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的功能或解剖學(xué)邊界相關(guān)。很自然地，將系統(tǒng) S 視為在人類或其他動(dòng)物中由神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）和周圍神經(jīng)系統(tǒng)（PNS），并將環(huán)境 E 視為包括有機(jī)體身體的其他所有組成部分以及外部環(huán)境。這種將信息邊界與解剖學(xué)邊界聯(lián)系起來的方式，使神經(jīng)系統(tǒng)成為“感興趣的智能體”，并集中關(guān)注它如何觀察和作用于身體的其余部分作為其直接環(huán)境。這種映射方式使我們能夠理解身體的其余部分是神經(jīng)系統(tǒng)唯一的TFE來源，以及內(nèi)穩(wěn)態(tài)內(nèi)感受及其相關(guān)控制功能作為對身體其余部分功能的觀察和（部分）控制。

然而，這種關(guān)聯(lián)邊界的方式在非神經(jīng)生物中顯然不適用。由于目前沒有證據(jù)表明非神經(jīng)生物存在想象力認(rèn)知，因此這并不對當(dāng)前分析構(gòu)成問題。然而，也有一些考慮因素反對將 S（在類似人類的生物中，是典型的整體系統(tǒng)級(jí)意識(shí)體驗(yàn)的主體）的邊界擴(kuò)展到周圍神經(jīng)系統(tǒng)。例如，我們通常會(huì)在相同的三維空間中體驗(yàn)到不同感官模態(tài)的特征（例如，我手指打響時(shí)的聲音和視覺外觀）。如果Bin 非常接近感覺運(yùn)動(dòng)外周，那么很難解釋這種意識(shí)體驗(yàn)的“統(tǒng)一性”，因?yàn)榇藭r(shí)跨模態(tài)信息尚未整合到一個(gè)共享的空間參考框架中，視覺和聽覺信息可能會(huì)被寫入和讀取于外周屏幕上的不同“位置”。經(jīng)典的笛卡爾直覺論據(jù)，例如“幻肢”綜合征的存在，也反對將周圍系統(tǒng)作為 S 的必要組成部分，因?yàn)榧词谷狈χ車糠?，也可能發(fā)生類似體驗(yàn)。

盡管在群體水平上 S 的邊界可能不可避免地模糊不清，但更容易概括其核心。在我們的模型中，體驗(yàn)和信息處理的基本推動(dòng)者是TFE流動(dòng)。因此，意識(shí)的基本功能是監(jiān)控和控制TFE流動(dòng)。在哺乳動(dòng)物中，這是周圍神經(jīng)系統(tǒng)與腦干和中腦核團(tuán)的共同功能。因此，我們的模型與索姆斯（2013）的觀點(diǎn)大致一致，他強(qiáng)調(diào)內(nèi)感受（感知內(nèi)部身體狀態(tài)）在產(chǎn)生意識(shí)中的重要性。索姆斯特別提出，與本能沖動(dòng)和情緒相關(guān)的弗洛伊德的“本我”是意識(shí)的必要推動(dòng)者；關(guān)于這一點(diǎn)的批判性評(píng)論，可以參考薩弗隆（2021b）。我們會(huì)用不同的方式來表述這一點(diǎn)，即內(nèi)穩(wěn)態(tài)內(nèi)感受的體驗(yàn)是神經(jīng)生物最根本的體驗(yàn)類型。無論哪種說法，內(nèi)感受過程構(gòu)成了意識(shí)體驗(yàn)的基礎(chǔ)，而更高階的認(rèn)知過程則在此基礎(chǔ)上構(gòu)建。將內(nèi)感受視為對身體的觀察這一觀點(diǎn)顯然與我們的方法一致，強(qiáng)調(diào)一個(gè)系統(tǒng)可以意識(shí)到的內(nèi)容是外周編碼的，而系統(tǒng)是否意識(shí)到這些內(nèi)容則是由能量/喚醒分布系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)及其相互作用在中樞編碼的。我們可以預(yù)期高度分布的神經(jīng)意識(shí)相關(guān)性，并期待全球神經(jīng)工作空間與IIT實(shí)驗(yàn)（聯(lián)盟，2023）來驗(yàn)證這一預(yù)期。

記憶與想象的現(xiàn)象學(xué)

想象和記憶的過程本質(zhì)上受到我們內(nèi)部身體狀態(tài)的影響。喚醒和內(nèi)感受塑造了我們的即時(shí)意識(shí)體驗(yàn)，既通過注意力控制，也通過情感影響，同時(shí)還影響我們?nèi)绾沃貥?gòu)過去的事件。通過將內(nèi)感受信號(hào)與記憶整合，元認(rèn)知系統(tǒng)生成豐富、具身化的模擬。因此，通過想象重構(gòu)的情景記憶與我們的內(nèi)部生理狀態(tài)相連。

通過想象重構(gòu)的情景記憶具有多種功能，其主要功能是更新我們對世界的預(yù)測模型（Friston, 2017）。逆向心理時(shí)間旅行（回憶過去）通常服務(wù)于順向心理時(shí)間旅行（為未來做計(jì)劃），因?yàn)樵J(rèn)知系統(tǒng)會(huì)根據(jù)過去的經(jīng)歷進(jìn)行細(xì)化。情景回憶并非僅僅面向未來；它還強(qiáng)化了自我認(rèn)同，并支持情緒調(diào)節(jié)。

Zakharov等人（2021）提出的主觀時(shí)間尺度模型表明，通過基于顯著事件收集情景記憶，智能體能夠進(jìn)行靈活的時(shí)間推理，以支持回顧性分析和前瞻性規(guī)劃。胡塞爾關(guān)于“活生生的當(dāng)下”的概念，整合了過去、現(xiàn)在和未來的體驗(yàn)（Albarracín等人，2022；Bogotá和Djebbara，2023），依賴于回顧性和前瞻性過程之間的緊密耦合。智能體可以模擬過去和未來的場景，支持反事實(shí)思維，并使個(gè)體能夠從過去的經(jīng)歷中學(xué)習(xí)并想象潛在的未來結(jié)果（Parr和Pezzulo，2021）。這些模型的層次結(jié)構(gòu)，具有多種時(shí)間尺度的表征，反映了大腦將即時(shí)體驗(yàn)與長期記憶和計(jì)劃整合的能力。

隱秘行動(dòng)被寫入內(nèi)屏幕，以模擬過去的經(jīng)歷或想象未來的場景，而無需進(jìn)行顯式行為。因此，情景記憶具有多種功能，包括更新預(yù)測模型，并支持逆向和順向心理時(shí)間旅行（Friston, 2017）。由于元認(rèn)知系統(tǒng)對QRF的模型不完善，隱秘行動(dòng)在內(nèi)屏幕上產(chǎn)生的意外能夠帶來新的見解或意想不到的關(guān)聯(lián)。這種由意外驅(qū)動(dòng)的過程可以解釋情景記憶的創(chuàng)造性和適應(yīng)性，使智能體能夠發(fā)現(xiàn)過去經(jīng)歷與潛在未來情境之間的新聯(lián)系。

Constant、Friston和Clark（2024）將創(chuàng)造力定義為一個(gè)不斷假設(shè)問題解決方案、測試它們并提出既新穎（與其他產(chǎn)品在統(tǒng)計(jì)上不同）又恰當(dāng)（滿足任務(wù)需求）的解決方案的過程。在他們的模擬中，當(dāng)智能體被置于“探索氣泡”中，擾亂其正常運(yùn)行條件時(shí)，創(chuàng)造力就會(huì)出現(xiàn)。創(chuàng)造力可以通過元認(rèn)知系統(tǒng)與QRF之間的互動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。面對一個(gè)新問題時(shí)，元認(rèn)知系統(tǒng)可以通過操縱內(nèi)屏幕
來創(chuàng)造具有挑戰(zhàn)性的場景，從而啟動(dòng)一個(gè)“認(rèn)知管理”的過程。代表過去經(jīng)歷和潛在未來狀態(tài)的QRF隨后會(huì)在 上與這些受擾動(dòng)的場景互動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致新的組合和見解。

這些新組合產(chǎn)生的意外表現(xiàn)為上的意外激活模式。這些意外的模式隨后可能會(huì)反饋到元認(rèn)知系統(tǒng)，從而可能導(dǎo)致智能體的世界模型和決策過程的更新。因此，創(chuàng)造力是在智能體現(xiàn)有模型空間的約束內(nèi)發(fā)生的。Constant、Friston和Clark（2024）認(rèn)為，這通過展示如何在不擴(kuò)大智能體預(yù)測范圍的情況下產(chǎn)生新的解決方案，解決了啟蒙房間問題（即解釋預(yù)測誤差最小化智能體如何尋求新奇并創(chuàng)造性行動(dòng)的問題）。

元認(rèn)知系統(tǒng)與QRF之間的分離解釋了為什么情景回憶會(huì)讓人感覺像是“重新體驗(yàn)”，而不僅僅是檢索信息，因?yàn)檫@一過程涉及在內(nèi)屏幕上積極重構(gòu)體驗(yàn)，而不是訪問存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

內(nèi)屏幕的病理學(xué)

本文提出的想象力體驗(yàn)?zāi)Ｐ捅砻?，心理功能障礙，如抑郁和焦慮障礙，在某些情況下可能源于內(nèi)屏幕 Bin 的功能障礙和/或其通過 與外部世界的關(guān)系受到干擾。許多這些障礙的核心是應(yīng)對穩(wěn)態(tài)（allostasis）和內(nèi)感受的中斷（Friston, 2023），這可能表現(xiàn)為內(nèi)屏幕內(nèi)容和動(dòng)態(tài)的變化。當(dāng)然，我們并不聲稱以下觀點(diǎn)構(gòu)成了這些狀況的病因?qū)W或現(xiàn)象學(xué)的完整解釋。

在抑郁癥中，大腦的內(nèi)部模型（其痕跡出現(xiàn)在Bin
上）最終會(huì)嚴(yán)重偏向負(fù)面預(yù)測和低效的能量調(diào)節(jié)。這與巴雷特等人（Barrett et al., 2016）將抑郁癥視為一種應(yīng)對穩(wěn)態(tài)障礙的觀點(diǎn)一致。持續(xù)的悲觀內(nèi)感受預(yù)測可能導(dǎo)致疲勞、低落情緒以及抑郁癥特有的軀體癥狀的主觀體驗(yàn)。盡管負(fù)面想象是臨床抑郁癥的一個(gè)重要特征，但內(nèi)部組件無法采取在內(nèi)屏幕上產(chǎn)生意外效果（無論是正面還是負(fù)面）的隱秘行動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定的負(fù)面情感體驗(yàn)，從而可以說是觸發(fā)了這種障礙。由于對內(nèi)屏幕的行動(dòng)，如上所述，與外部行動(dòng)的發(fā)起在本質(zhì)上并無不同，因此可以預(yù)期抑郁癥患者不太可能在外部世界探索新的路徑（即他們?nèi)狈Ω淖儸F(xiàn)狀的動(dòng)力），從而導(dǎo)致預(yù)測的多樣性減少，形成惡性循環(huán)。

此外，持續(xù)準(zhǔn)確地預(yù)測感覺輸入（這是“抑郁現(xiàn)實(shí)主義”假設(shè)的內(nèi)部類似物（Moore and Fresco, 2012）），由于體驗(yàn)的多樣性減少而得到促進(jìn)，可能會(huì)導(dǎo)致負(fù)責(zé)發(fā)起隱秘行動(dòng)的內(nèi)部組件處于字面意義上的低能量（即低TFE）狀態(tài)：只有意外的輸入才需要后驗(yàn)信念更新，這需要吸引代謝資源進(jìn)行計(jì)算。隨著時(shí)間的推移，缺乏信念更新可能會(huì)導(dǎo)致負(fù)責(zé)發(fā)起隱秘行動(dòng)的機(jī)制陷入遲鈍狀態(tài)，這一機(jī)制也可能部分解釋衰老和衰老的核心方面。巴雷特等人（Barrett et al., 2016）提出的能量低效表現(xiàn)為精神運(yùn)動(dòng)遲緩、缺乏動(dòng)力以及抑郁癥中常見的認(rèn)知困難，因?yàn)橄到y(tǒng)在為內(nèi)屏幕生成多樣化和動(dòng)態(tài)內(nèi)容時(shí)努力分配資源。

抑郁癥和焦慮障礙的一個(gè)關(guān)鍵特征是反芻性情景記憶。在我們的模型中，反芻是一種適應(yīng)不良的嘗試，旨在更新內(nèi)部模型，其中元認(rèn)知系統(tǒng)陷入回憶負(fù)面經(jīng)歷的循環(huán)（Jin et al., 2024）。這一過程發(fā)生在內(nèi)屏幕上，系統(tǒng)反復(fù)重放負(fù)面場景，但未能成功整合這些信息以改善未來的預(yù)測（Knolle et al., 2023）。這種“卡住”的狀態(tài)可能源于對負(fù)面結(jié)果的過度精確的先驗(yàn)信念，或者 之間的門控失衡，導(dǎo)致對負(fù)性情感內(nèi)容（例如反芻性敘事）的穩(wěn)定注意力集中，而對外部感覺輸入的關(guān)注減少。

抑郁癥中的門控機(jī)制可能強(qiáng)烈傾向于Bin而并非Bout ,這解釋了抑郁癥患者傾向于沉浸于負(fù)面內(nèi)部敘事，而犧牲與外部世界的互動(dòng)。在焦慮障礙中，這表現(xiàn)為在內(nèi)屏幕上過度模擬負(fù)面未來場景（Limongi et al., 2023）。抑郁癥可能涉及內(nèi)屏幕內(nèi)容的反事實(shí)深度減少（Rappe and Wilkinson, 2023）。生成或利用替代場景（尤其是積極的）的能力可能受損。這可以解釋抑郁癥患者在想象積極未來結(jié)果或事件的替代解釋方面的困難，所有這些通常都會(huì)在內(nèi)屏幕上進(jìn)行模擬。元認(rèn)知層管理內(nèi)屏幕的內(nèi)容，可能會(huì)陷入一種持續(xù)強(qiáng)化負(fù)面模型的狀態(tài)。這解釋了盡管環(huán)境發(fā)生變化，抑郁癥癥狀仍然持續(xù)存在，因?yàn)榧词雇獠凯h(huán)境改善，內(nèi)屏幕仍然被負(fù)面內(nèi)容主導(dǎo)。

抑郁癥因此涉及改變的精確度加權(quán)，其中不適當(dāng)?shù)母叨染_度被賦予內(nèi)屏幕上的負(fù)面內(nèi)容，而來自 Bout 的積極感覺輸入的精確度較低。這解釋了為什么抑郁癥患者常常忽視積極體驗(yàn)而過分強(qiáng)調(diào)負(fù)面體驗(yàn)——內(nèi)屏幕“卡住”顯示高精確度的負(fù)面內(nèi)容。這些因素在內(nèi)屏幕上相互作用，形成自我強(qiáng)化的循環(huán)。改變的內(nèi)感受預(yù)測導(dǎo)致負(fù)面身體感覺被突出顯示，這進(jìn)一步強(qiáng)化了對內(nèi)部狀態(tài)的門控偏好，并進(jìn)一步減少與可能積極的外部輸入的互動(dòng)。受損的反事實(shí)思維限制了用替代場景或解決方案填充內(nèi)屏幕的能力，維持了悲觀的內(nèi)部模型。

我們還可以解釋一些不同尋常的想象力體驗(yàn)，例如幻肢痛（Feldman, 2016）或精神分裂癥中的幻覺（Knolle et al., 2023）。在幻肢的情況下，個(gè)體在被截肢的肢體中仍然會(huì)感受到感覺，包括疼痛。大腦對缺失肢體的內(nèi)部模型或“身體圖式”的持續(xù)存在（Makin et al., 2013）可以解釋這一現(xiàn)象。大腦的預(yù)期（肢體的存在）與實(shí)際感覺輸入（肢體的缺失）之間的不匹配導(dǎo)致了幻肢感覺的產(chǎn)生。這些體驗(yàn)，以及精神分裂癥中的幻覺，可以被理解為內(nèi)感受預(yù)測與實(shí)際感覺輸入之間的不匹配（Barrett and Simmons, 2015; Seth, 2013; Seth et al., 2012）。大腦試圖最小化預(yù)測誤差，從而產(chǎn)生幻肢感覺或幻覺以彌合這種差異。在精神分裂癥中，這種不匹配可能因內(nèi)部與外部信號(hào)的精確度加權(quán)改變而加?。↙imongi et al., 2023; Friston, 2023）。

在某些情況下，精神錯(cuò)亂可能更好地被理解為難以區(qū)分或適當(dāng)?shù)厥褂梅词聦?shí)與事實(shí)假設(shè)（Rappe and Wilkinson, 2023）。這可能以幾種方式表現(xiàn)出來?？赡艽嬖赟imons、Garrison和Johnson（2019）所描述的“現(xiàn)實(shí)監(jiān)測”崩潰，其中模型的反事實(shí)部分被誤認(rèn)為與現(xiàn)實(shí)世界有關(guān)；或者可能失去對反事實(shí)模型某些部分的訪問，導(dǎo)致無法獲取某些替代假設(shè)?？赡艽嬖诜词聦?shí)基礎(chǔ)薄弱的情況，即智能體缺乏生成足夠替代假設(shè)的能力。還可能存在與現(xiàn)實(shí)的主觀標(biāo)記有關(guān)的問題，導(dǎo)致難以給體驗(yàn)分配適當(dāng)?shù)摹艾F(xiàn)實(shí)標(biāo)簽”（Rappe and Wilkinson, 2023）。人類用來區(qū)分“真實(shí)”與“反事實(shí)”信息的內(nèi)部和外部參照點(diǎn)，以及因此的QRF，尚未被充分理解，并且可能因個(gè)體而異，自我欺騙（von Hippel and Trivers, 2011）和動(dòng)機(jī)性推理（Rigoli et al., 2021）的研究表明了這一點(diǎn)。顯然，這一領(lǐng)域需要進(jìn)一步的研究。

將想象力體驗(yàn)視為與外部輸入隔離的內(nèi)部模擬，可以解釋正常想象力功能及其在各種精神病理?xiàng)l件下的改變。相同的潛在機(jī)制可能導(dǎo)致適應(yīng)性模擬以指導(dǎo)行為，或維持障礙的不適應(yīng)模式。在精神分裂癥和精神錯(cuò)亂中，我們可以解釋內(nèi)部與外部輸入之間的平衡受到干擾如何導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)扭曲和認(rèn)知混亂（Sterzer et al., 2018; Limongi et al., 2023）。生成“不準(zhǔn)確”或反事實(shí)的假設(shè)并非精神錯(cuò)亂所獨(dú)有，而是正常認(rèn)知的一個(gè)重要組成部分（Rappe and Wilkinson, 2023）。典型的神經(jīng)大腦不斷生成反事實(shí)的、解耦的假設(shè)，作為其豐富的認(rèn)知過程的一部分。這種“反事實(shí)深度”是我們進(jìn)行復(fù)雜推理、規(guī)劃甚至我們對現(xiàn)實(shí)本身的感覺的基礎(chǔ)（Seth, 2014; Wilkinson, 2021）。

想象力的系統(tǒng)發(fā)育

“認(rèn)知”的含義，因此其系統(tǒng)發(fā)育分布，是一個(gè)活躍的辯論主題（Bayne et al., 2019），觀點(diǎn)從馬圖拉納和瓦雷拉（Maturana and Varela, 1980）以及基礎(chǔ)認(rèn)知運(yùn)動(dòng)中的許多人所倡導(dǎo)的泛認(rèn)知論，到主要關(guān)注人類認(rèn)知中看似獨(dú)特的特征（Dehaene et al., 2022; Penn et al., 2008）。然而，尚不清楚在系統(tǒng)發(fā)育中從圖3架構(gòu)向圖4架構(gòu)的轉(zhuǎn)變發(fā)生在哪里以及發(fā)生得有多頻繁。盡管從功能上講，想象力與“思考”和內(nèi)省最為相關(guān)，但它也支持諸如做夢和想象性游戲等活動(dòng)。完全缺乏彭恩等人（Penn et al., 2008）或德阿納等人（Dehaene et al., 2022）所強(qiáng)調(diào)的符號(hào)推理能力的生物，可能在某些情況下仍然會(huì)體驗(yàn)到一些內(nèi)部生成的內(nèi)容。非人類哺乳動(dòng)物和其他大腦發(fā)達(dá)的生物是否做夢是一個(gè)活躍的研究問題（Malinowski et al., 2021; Manger and Siegel, 2019）；類似的問題也可以問及想象性游戲。

我們也可以從進(jìn)化的角度提出這個(gè)系統(tǒng)發(fā)育問題：在哪些生物中，隱秘行動(dòng)的能力會(huì)具有選擇性優(yōu)勢？許多社會(huì)情境需要以未表達(dá)的思想或情感形式進(jìn)行隱秘行動(dòng)，而對社會(huì)熟練度的選擇在人類譜系中一直很強(qiáng)（Dunbar and Shultz, 2007）。盡管自我欺騙的能力增強(qiáng)了欺騙的能力（von Hippel and Trivers, 2011），但在一個(gè)無法進(jìn)行隱秘行動(dòng)的系統(tǒng)中發(fā)展出強(qiáng)大的自我欺騙能力似乎不太可能。然而，在缺乏獨(dú)立的隱秘體驗(yàn)證據(jù)的情況下，區(qū)分以一種有效欺騙的方式行為（這甚至可能描述多細(xì)胞生物中的單個(gè)細(xì)胞，F(xiàn)ields and Levin, 2020a）和通過隱秘行動(dòng)故意欺騙是困難的。例如，常見的擬態(tài)行為是欺騙性的，但并不暗示有任何主動(dòng)欺騙的體驗(yàn)。

因此，我們?nèi)匀幻媾R著關(guān)于任何體驗(yàn)形式的常見困境，只有比較功能神經(jīng)科學(xué)的進(jìn)步才可能解決。隱秘行動(dòng)可能很早就進(jìn)化出來，并且在許多情境中具有選擇性優(yōu)勢。然而，它也可能很晚才進(jìn)化出來，而且很少發(fā)生——并且可能僅在人類譜系中進(jìn)化出來——其他系統(tǒng)的欺騙能力可以通過不依賴隱秘行動(dòng)來解釋。人類想象力能力的巨大多樣性，其中大部分尚未被功能神經(jīng)科學(xué)描述，表明后一種選擇至少是合理的。

人類在狀態(tài)和特質(zhì)想象力上的差異

個(gè)體人類能夠——并且當(dāng)它是非自愿的時(shí)候，會(huì)遭受——想象力的狀態(tài)變化，而人類群體在想象力上表現(xiàn)出顯著的特質(zhì)差異。高水平自動(dòng)化行為——包括表現(xiàn)出高水平專業(yè)知識(shí)的“流暢”行為——涉及很少甚至沒有內(nèi)省認(rèn)知或想象力自我意識(shí)，并且以默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)顯著減弱為特征，這一點(diǎn)已經(jīng)得到了充分證實(shí)。用圖4的符號(hào)表示，這些狀態(tài)通過“開啟”對外部環(huán)境的行動(dòng)流來“關(guān)閉”隱秘行動(dòng)。這種狀態(tài)令人驚訝地常見，包括所有“類型1”的認(rèn)知（Evans and Stanovich, 2013）以及日?；顒?dòng)，例如語法（母語）語言的使用。隱秘體驗(yàn)的狀態(tài)變化也可能表現(xiàn)為病理性不可控的想象力體驗(yàn)，例如在抑郁或精神錯(cuò)亂中。這種狀態(tài)變化已經(jīng)用貝葉斯精確度調(diào)制來描述（Friston, 2023）；圖4可以被視為為這種調(diào)制的體驗(yàn)效應(yīng)指定了一個(gè)位置。

從當(dāng)前角度來看，更重要的是人類想象力能力在特質(zhì)上的巨大差異。Heavey和Hurlburt（2008）通過隨機(jī)體驗(yàn)抽樣表明，一些行為上典型、明顯未受損且未感到痛苦的人類幾乎沒有任何內(nèi)心獨(dú)白或幾乎沒有任何視覺想象。Palombo等人（2015）發(fā)現(xiàn)，一些健康的成年人幾乎沒有任何生動(dòng)的自傳體記憶?，F(xiàn)在已經(jīng)知道，有些人會(huì)在某些或所有模態(tài)中體驗(yàn)到很少或沒有想象力內(nèi)容（Zeman, 2024）。這種被稱為“無幻覺癥”的狀況并不是一種臨床綜合征，經(jīng)歷這種情況的人通常沒有明顯的缺陷，而相反的情況，極度幻覺癥，可能表現(xiàn)為分裂型人格或癥狀性精神分裂癥，如上所述。

個(gè)體人類在行為上典型、明顯未受損且未感到痛苦，同時(shí)幾乎沒有任何“內(nèi)心生活”，這一事實(shí)對許多人來說是反直覺的，并且給那些將隱秘內(nèi)心體驗(yàn)作為要求的意識(shí)理論帶來了這樣的后果：一些行為上典型、未受損且未感到痛苦的人類實(shí)際上是哲學(xué)上的“僵尸”。從當(dāng)前角度來看，這僅僅表明有些人擁有更接近圖3而不是圖4的認(rèn)知架構(gòu)，而我們大多數(shù)人無法通過外部觀察來區(qū)分這種差異。

原文鏈接：https://academic.oup.com/nc/article/2025/1/niaf009/8117684